王智儒

（汾西礦業(yè)中興煤業(yè)，山西 交城 030500）

1 礦井概況

中興煤礦隸屬于山西焦煤汾西礦業(yè)集團(tuán)，井田位于山西省交城縣嶺底鄉(xiāng)郭家莊以北至柏崖頭、光足上以南，屬清交礦區(qū)清徐詳查勘探區(qū)的一部分。礦井井田東西長(zhǎng)為5.5km，南北寬4km，面積19.8627km2?？刹擅簩訛?#、4#、5#、6#、8#、9#煤層，現(xiàn)主采2#、4#煤層，劃分為+760m、+680m兩個(gè)水平開(kāi)采。高瓦斯礦井，自然傾向性為Ⅲ類不易自燃，水文地質(zhì)類型為中等。

中興煤礦原綜采工作面布置為“一面三巷”方式（運(yùn)輸巷、材料巷、回風(fēng)尾巷、聯(lián)巷），工作面采用“兩進(jìn)一回”通風(fēng)系統(tǒng)。工作面巷道布置方式及通風(fēng)系統(tǒng)增加噸煤掘進(jìn)率的同時(shí)也存在獨(dú)頭尾巷，回風(fēng)尾巷與順槽皮帶（軌道）巷之間的保護(hù)煤柱導(dǎo)致礦井煤炭資源回收率低，加之煤層軟，蓋山厚度大，造成巷道變形、收斂嚴(yán)重、維護(hù)困難，需投入大量時(shí)間去準(zhǔn)備新工作面等缺點(diǎn)，給礦井的安全生產(chǎn)帶來(lái)眾多隱患因素，增加了頂板事故、瓦斯事故等發(fā)生的概率。因此，研究沿空留巷Y型通風(fēng)無(wú)煤柱開(kāi)采技術(shù)對(duì)于礦井安全生產(chǎn)有很重要意義。

2 沿空留巷技術(shù)發(fā)展過(guò)程

2.1 機(jī)械立模沿空留巷

在1205工作面首次研究應(yīng)用沿空留巷技術(shù)。沿空留巷充填材料選用膏體混凝土，其主要成份是：硅酸鹽水泥、碎石、砂子、粉煤灰、添加劑及水拌和的膏體混凝土。每次充填墻體尺寸為：長(zhǎng)×寬×高=2.4m×2.6m×2.5m，進(jìn)四刀充填一次。采用箱式沿空留巷模板支架，ZZTM2×10300/17.5/30H型沿空留巷模架，支架自行前移機(jī)械立模。留巷墻體充填通過(guò)HBMG30/21-110S混凝土泵，泵送充填材料至工作面沿空留巷模板支架的模板箱中，留設(shè)2.5m寬的充填墻體隔離采空區(qū)并與原巷內(nèi)支護(hù)共同承載形成Y型通風(fēng)巷道系統(tǒng)。

1205工作面沿空留巷后，由于工作面的上隅角處于進(jìn)風(fēng)側(cè)，消滅了上隅角瓦斯超限的問(wèn)題，降低了工作面的風(fēng)量，減小了工作面上下兩端壓差。膏體混凝土充填墻體具有高阻力、早支撐、安全性高、施工速度快等優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了切頂卸載，達(dá)到巷道變形量小，維護(hù)效果好，使巷道斷面滿足生產(chǎn)需要。

但同時(shí)也存在以下問(wèn)題：

（1）充填箱里瓦斯易積聚，充填箱油缸強(qiáng)度不足，充填支架與充填箱不能同步操作；

（2）箱式充填支架隨支架的移動(dòng)不可控，工作面回采過(guò)程中，生產(chǎn)管理不到位導(dǎo)致溜子前竄后縮，留巷寬度隨工作面前竄后縮則變寬或變窄；

（3）留巷每立方米就需充填材料2.2t，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，運(yùn)輸量大，增加了運(yùn)輸成本，同時(shí)也加重了礦井運(yùn)輸負(fù)擔(dān)。

（4）留巷二次復(fù)用時(shí)，留墻墻體在超前支護(hù)段出現(xiàn)片幫、產(chǎn)生裂隙等問(wèn)題。

2.2 柔模支護(hù)沿空留巷

為解決1205沿空留巷中存在的問(wèn)題，在1203沿空留巷中試驗(yàn)采用了柔模支護(hù)沿空留巷。

柔性模板泵注混凝土支護(hù)技術(shù)是一種新型沿空留巷支護(hù)技術(shù)。隨著采煤工作面的推進(jìn),緊跟回采工作面,在工作面端頭支護(hù)效應(yīng)消失前,在單體支柱的掩護(hù)和支撐下,在巷旁支護(hù)的外側(cè)用錨桿或點(diǎn)柱將柔性模板固定，然后通過(guò)HBMG30/21-110S混凝土泵泵送充填材料至工作面沿空留巷柔模袋中，留設(shè)2m寬的充填墻體隔離采空區(qū)并與原巷內(nèi)支護(hù)共同承載形成Y型通風(fēng)巷道系統(tǒng)。

柔模支護(hù)沿空留巷解決了模板支架沿空留巷中模板箱中瓦斯易積聚，箱式充填支架隨支架的移動(dòng)不可控的問(wèn)題。但也存在留巷所需充填材料使用量大，增加了人工立模、拆模工序，勞動(dòng)強(qiáng)度大。

2.3 高水速凝充填材料沿空留巷

在1204沿空留巷應(yīng)用了高水速凝充填材料沿空留巷。高水速凝材料分甲、乙料及這兩部分的添加劑，需要分別加水?dāng)嚢栎斔?，通過(guò)在充填點(diǎn)混合，甲、乙料漿單獨(dú)攪拌、輸送均不凝固，混合后能快速凝固。充填系統(tǒng)：使用JB-1000型攪拌桶分別攪拌甲料、乙料漿液，使用2ZBSB8～1.1/6-22型雙液注漿泵分別對(duì)兩種漿液加壓，雙趟高壓管路輸送漿液，在回采工作面后方留巷位置混合、凝固。根據(jù)井下實(shí)際情況，確定水灰比為1:1.5。與一般的水泥類材料相比，高水速凝材料具有以下優(yōu)點(diǎn)；

（1）凝結(jié)時(shí)間短，早期強(qiáng)度高并可調(diào)；

（2）塑性好，再膠結(jié)性強(qiáng)，凝結(jié)體單軸加壓應(yīng)變達(dá)15%時(shí)，其殘余強(qiáng)度還能維持在峰值強(qiáng)度的50%以上。當(dāng)高水速凝充填材料固化被壓裂后在環(huán)境濕度滿足要求的條件下，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，可形成再膠結(jié)體；

（3）單位體積充填材料用量少，在水灰比1.5:1的條件下，1m3充填體只需高水速凝材料540kg（為采用混凝土充填材料用量的1/4）；

（4）充填工藝系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，勞動(dòng)強(qiáng)度低，充填速度快，泵送不受輸送距離限制。

但存在墻體強(qiáng)度不高，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)一般在6～8MPa之間，在該礦三采區(qū)采深700m以上工作面使用中出現(xiàn)了墻體縮量大，留巷變形量大的問(wèn)題，局部頂板出現(xiàn)沿留巷內(nèi)墻體側(cè)切頂現(xiàn)象，巷道維護(hù)困難。

2.4 爆破切頂卸壓無(wú)煤柱開(kāi)采

在1200工作面應(yīng)用了爆破切頂卸壓無(wú)煤柱開(kāi)采技術(shù)，該技術(shù)是對(duì)沿空巷道頂板實(shí)施超前預(yù)裂，切斷沿空巷道頂板與采場(chǎng)直接頂、基本頂?shù)穆?lián)系，利用礦山壓力、礦山巖石在周期來(lái)壓作用下采場(chǎng)頂板沿預(yù)裂面切落形成巷幫。運(yùn)用這個(gè)新技術(shù)后，用工少，原來(lái)進(jìn)料、充填等工作需要十多個(gè)人才能完成，現(xiàn)在僅用一半的人工，工人的勞動(dòng)強(qiáng)度也大大降低。

3 結(jié)論

中興煤礦通過(guò)總結(jié)沿空留巷方式，在1206、1207、1208、3215、3217工作面采用高水速凝充填材料沿空留巷和爆破切頂卸壓無(wú)煤柱開(kāi)采技術(shù)，解決了上隅角瓦斯超限、留巷變形嚴(yán)重、支護(hù)困難的難題，緩解了礦井生產(chǎn)銜接緊張，保證了工作面的安全生產(chǎn)，減少了礦井災(zāi)害因素，提高了礦井的安全生產(chǎn)系數(shù)。